模擬圖像

計算機的圖象是以數字的方式存儲與工作的,它把圖像按行與列分割成m×n個網格,然後每個網格的圖像表示為該網格的顏色平均值的一個像素,亦即用一個m×n的像素矩陣來表達一幅圖像,m與n稱為圖像的分辨率.顯然分辨率越高,圖像失真越小.也是因為計算機中只能用有限長度的二進制位來表示顏色的緣故,每個像素點的顏色只能是所有可表達的顏色中的一種,這個過程稱為圖像顏色的離散化.顏色數越多,用以表示顏色的位數越長,圖像顏色就越逼真.

以計算機斷層掃描技術為基礎發展起來的X-CT,MRI,PET和SPECT等是對X射線或其它激發源激發出來帶有體內信息的信號(投影)進行數字化圖像信息採集和處理,用投影-卷積-反投影方法根據投影數據單準則或多準則來重構的圖像.由於這類斷層掃描成像系統的主機存儲容量有限,最終仍然要以膠片等硬拷貝來載帶並儲存重構的模擬圖像.因此這類醫學圖像成像技術一般稱之為本質上的模擬圖像技術.

由於目前的計算機只能處理數字信息，我們得到的照片、圖紙等原始信息都是連續的模擬信號，必須將連續的圖像信息轉化為數字形式。可以把圖像看作是一個連續變化的函數，圖像上各點的灰度是所在位置的函數，這就要經過數字化的採樣與量化。下面簡單介紹圖像數字化採樣的方法。

對連續圖像f（x，y）進行等間隔採樣，在（x，y）平面上，將圖像分成均勻的小網格，每個小網格的位置可以用整數座標表示，這樣採樣值就對應了這個位置上網格的灰度值。若採樣結果每行像素為M個，每列像素為N個，則整幅圖像對應於一個M x N 數字矩陣，這樣就獲得了數字圖像中關於像素的兩個屬性：位置和灰度。

水平讀出率是像素從移位寄存器中讀出的速率，水平讀出率越快，幀率就越高。像素讀出速度可變可使CCD具有最大靈活性。較慢的讀出通常使讀出噪聲降低，然而，卻以較慢的幀頻為代價。不同CCD可設置不同的讀出率。垂直轉移率可變很重要。不同的外部事件需要不同的垂直轉移速度，事件越短等於速度越高。較快的垂直轉移率能克服低時鐘感應電荷（尤其對於EMCCD），但缺點是降低了電荷轉移效率，但導致強信號時像素內的電荷殘留而降低空間分辨率。較低頻率的垂直時鐘確保了較好的轉移效率，但導致了最大幀頻下降和阱深的升高。為了改進轉移效率，可通過設置垂直時鐘電壓幅度來增加時鐘電壓。然而，電壓越高，時鐘感應的電荷越高。

通過有效降低讀出像素的總量能提高幀頻。降低讀出像素總量的方法有：1.像素合併；2.子成像模式讀出。像素合併把來自一組像素的電荷合在一起計算總量，除了達到較快幀頻意外，提高了信噪比，但也降低了成像分辨率，合併像素的效果等同於一個大像素。子成像模式通過剪裁讀出有效成像部分，放棄周邊無關圖像。子成像區可以是探測器的任何小型矩型區，並且子區域越小，可讀出的像素越少，幀頻越快。像素合併和子像區也可結合使用，來達到更快的幀頻。實現超快幀頻的另一種方法是隔離剪裁模式，可在特殊環境中進一步提高幀頻。比如，如果探測器左下角有入射信號而其他部分無入射，可輸出最近鄰讀出寄存器的子圖像，而不需要放棄圖像的剩餘部分，從而節省了時間，提高了剪裁的速度。